一种dna三维纳米结构人工酶前体及其制备与应用_2

文档序号:8454097阅读:来源:国知局
构人工酶前体,其G四链 体位于DNA四面体骨架的顶点。
[003引本发明第二方面,提供了制备前述DNA四面体纳米结构人工酶前体的方法,包括 如下步骤;分别取等量四条单链DNAS1、S2、S3和S4,混合自组装,即可形成DNA四面体纳 米结构人工酶前体。
[0039]优选地,溶解时采用TMKbuffer(20mMtris,50mM MgCla,50mM KC1,抑8.0)。
[0040] 优选地,所述自组装的条件为;95摄氏度5min,而后立即降温到4摄氏度,保持 80sW上。
[0041] 本发明第S方面,公开了前述DNA四面体纳米结构人工酶前体在制备核酸酶中的 用途。
[0042] 本发明的第四方面,公开了一种人工核酸酶,由前述DM四面体纳米结构人工酶 前体与辅酶血红素化emin)结合后获得。
[0043] 本发明的第五方面,公开了前述人工酶前体或人工核酸酶在制备检测试剂中的用 途。
[0044] 本发明的第六方面公开了一种电化学传感器,包括工作电极、参比电极和对电极, 所述工作电极为在基底电极表面固定前述DNA四面体纳米结构人工酶前体所得。
[0045] 优选地,所述基底电极选自金电极。
[0046] 优选地,所述DNA四面体纳米结构人工酶前体通过琉基固定在基底电极表面。
[0047] 当S2、S3和S4的5'端修饰有琉基时,S1与S2、S3、S4自主装所形成的DNA四面 体纳米结构人工酶前体通过琉基与金电极表面结合。
[0048] 优选地,所述参比电极选自选自饱和甘隶电极或银/氯化银。更优选银/氯化银。
[0049] 优选地,所述对电极选自销电极。
[0050] 本发明的一个优选实施例中,为了提高G4-DNAzyme的催化活性,将DNA四面体作 为G4-DNAzyme的骨架,为G4-DNAzyme提供一个稳定的化学环境,而构建一种新型人工酶 前体(Tetrazyme前体),所述人工酶前体由S条5'端修饰了琉基的单链DNA和一条5'端 延伸出来一段G四链体的DNA序列的单链DNA自组装形成,组装成功的Tetrazyme前体的 DNA四面体骨架每条边有21个碱基,顶点处是一个碱基A,其中位于底面的S个顶点处去 掉碱基A,修饰琉基,W便通过金-硫键实现Tetrazyme前体在金电极上的固定。传统的 G4-DNAzyme结构简单,催化活性低,稳定性较差,而Tetrazyme前体由于具有DNA四面体结 构而具有良好的稳定性和刚性结构,能够避免单链探针之间的互相缠绕,不需要用琉基己 醇等小分子封闭电极就能很好的"站立"在电极表面。
[0051] 本发明的第走方面,提供了一种试剂盒,所述试剂盒包括前述人工酶前体或人工 核酸酶。
[0化2] 综上所述,本发明具有如下有益效果:
[0化3] (1)本发明采用DNA四面体作为核酸酶的骨架,为其提供一个稳定的化学环境;利 用DNA四面体纳米结构的可控性,将核酸酶分别连接在DNA四面体骨架的不同位置,构建形 成不同构型的DNA四面体纳米结构人工酶前体。
[0054] (2)与传统核酸酶相比,本发明设计的不同构型的DNA四面体纳米结构人工酶前 体形成酶后的结构更稳定,灵敏度更高,催化活性是传统核酶的6~14倍。
【附图说明】
[0化5] 图1;为本发明的原理图。
[0056] 图2A; (a)是Hemin对6mM的&〇2的响应的循环伏安曲线;(b)G4-DNAzyme对6mM的&〇2的响应的循环伏安曲线;(c)Tetrazyme-Bottom-out对6mM的H2O2的响应的循环伏 安曲线;(d)是Tetraz;yme-Bottom-in对6mM的&〇2的响应的循环伏安曲线,显示了Hemin、 G4-DNAzyme、Tetrazyme-Bottom-〇ut和Tetrazyme-Bottom-in还原 &〇2所产生阴极电流的 情况,扫描速率为lOOmV/s。
[0057]图2B;从上到下分别是Hemin ;G4-DNAzyme ;Tetrazyme-Bottom-〇ut ; Tetrazyme-Bottom-in对6mM的&化的响应的电流时间曲线,其中扫描电势为lOOmV,扫描 时间为100s。
[(K)郎]如图3A;是Tetrazyme-Bottom-out对一系列不同浓度&〇2的响应的循环伏安曲 线,&〇2的浓度从上往下依次是OmM, 1. 5mM, 3mM, 6mM。
[0059] 图3B;是Tetrazyme-Bottom-out对一系列不同浓度&〇2的响应的电流时间曲线, &〇2的浓度从上往下依次是OmM,ImM, 2mM, 4mM, 6mM;可W看出Tetrazyme-Bottom-〇ut随着 &〇2浓度的增大,产生的阴极电流增大。
[0060] 图3C;是Tetrazyme-Bottom-in对一系列不同浓度&〇2的响应的循环伏安曲线, &〇2的浓度从上往下依次是OmM,1. 5mM,3mM,6mM。
[0061] 图3D;是Tetrazyme-Bottom-in对一系列不同浓度馬化的响应的电流时间曲线, &〇2的浓度从上往下依次是OmM,ImM, 2mM, 4mM,GmM;可W看出Tetrazyme-out随着H202浓 度的增大,产生的阴极电流增大;循环伏安曲线:扫描速率;lOOmV/s;电流时间曲线:扫描 电压为-0. 4V,扫描时间为100s。
[006引图4 ; (a)是Tetrazyme-Bottom-in对不同浓度&化响应电流值绘制的模拟分析 曲线;化)是Tetrazyme-Bottom-out对不同浓度&化响应电流值绘制的模拟分析曲线;(C) 是G4-DNAzyme对不同浓度&化响应电流值绘制的模拟分析曲线;(d)是化min对不同浓 度&化响应电流值绘制的模拟分析曲线;H202的浓度从左往右依次是0,0. 5,1. 0,1. 5,2. 0, 2. 5, 3. 0, 3. 5,4. 0,4. 5, 5. 0, 5. 5 和 6.OmM。
[006引 图5 ;不同构型的Tetrazymes对6mM&化的响应电流值的信号比较,从左 往右 依次是Tetrazyme-Top-out ;Tetrazyme-Side-0ut ;Tetrazyme-Bottom-0ut ; Tetrazyme-Side-in ;Tetrazyme-Bottom-in。
【具体实施方式】
[0064] 在进一步描述本发明【具体实施方式】之前,应理解,本发明的保护范围不局限于下 述特定的具体实施方案;还应当理解,本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体 实施方案,而不是为了限制本发明的保护范围。
[0065]当实施例给出数值范围时,应理解,除非本发明另有说明,每个数值范围的两个端 点W及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义,本发明中使用的所有技术和 科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、 材料外,根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载,还可W使用与本 发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实 现本发明。
[0066] 除非另外说明,本发明中所公开的实验方法、检测方法、制备方法均采用本技术 领域常规的分子生物学、生物化学、染色质结构和分析、分析化学、细胞培养、重组DNA技 术及相关领域的常规技术。该些技术在现有文献中已有完善说明,具体可参见Sambrook 等MOLECULAR CLONING ;A LABORATORY MANUAL, Second edition, Cold Spring Harbor L油oratory Press,1989and "Third edition,2001;Ausubel等,CURRENT PROTOCOLS IN MOLECULAR BIOLOGY,John Wiley&Sons,New York,1987and periodic updates ;the series METHODS IN ENZYMOLOGY,Academic Press,San Diego;Wolffe, CHROMATIN STRUCTURE AND FUNCTION, Iliird edition, Academic Press, San Diego, 1998 ;METH0DS IN ENZYMOLOGY, Vol. 304,Chromatin(P. M. Wassarman and A. P. Wolffe,eds. ),Academic Press,San Diego, 1999;和METHODS IN MOLECULAR BIOLOGY, Vol.119,Chromatin Protocols(P.B. Becker, ed. )Humana Press, Totowa,1999 等。
[0067] 实施例1
[0068] 1.材料与试剂
[0069] 本发明实施例中用到的DM由上海生工公司合成。hemin,TCEP购自Sigma公司, 其他所有试剂购自国药集团。本发明中所用的缓冲溶液包括;TMK缓冲溶液(20mM tris buffer,50mMMgCla和50mMKCl,pH 8. 0) ;PBS缓冲液(lOmM化2HP〇4,2mM KH2P〇4,37mM化Cl 和2. 7mM KCl,抑7. 4) ;hemin用DMSO溶解后于-20°C
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